遗传密码
(genetic code)又称密码子(coden)或三联体(triplet),为基因或其转录本信使 RNA(mRNA)中 3 个连续核苷酸组成的序列,每个密码子编码 1 种氨基酸。这样,基因通过其结构中的密码子序列决定所表达蛋白质的
氨基酸序列。由于核酸共含 4 种主要的核苷酸,故可组成 43=64 个不同的密
码子,其中 61 个密码子为不同的氨基酸编码(有义密码子),有 3 个密码子不为任何氨基酸编码,是多肽链合成终止的信号,叫做终止密码子或无义密码子(UAG,UAA 和 UGA)。AUG 除为多肽链中部的甲硫氨酸编码外,也为多肽链合成的起始氨基酸编码,称做起始密码子。全部 64 个密码子列在下表中。
氨基酸的三联体遗传密码字典
(用 mRNA 中的碱基序列表示)
第二个字母 |
|||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
U |
C |
A |
G |
||||
第一个字母 ( 5 ′ 端) |
U |
UUU 苯丙氨酸UUC UUA UUA 亮氨酸 UUG |
UCU UCC 丝氨酸UCA UCG |
UAU 酪氨酸 UAC 终止UAA* 终止UAG* |
UGU 半胱氨酸 UGC 终止UGA* 色氨酸UGG |
UC AG |
第三个字母 ( 3 ′ 端 ) |
C |
CUU CUC 亮氨酸 CUA CUG |
ccu ccc 脯氨酸 cca ccg |
CAU 组氨酸CAC CAA 谷氨酰胺 CAG |
CGU 精氨酸CGC CGA CGG |
UC AG |
||
A |
AUU 异亮氨酸AUC AUA 甲硫氨酸AUG * |
ACU ACC 苏氨酸ACA ACG |
AAU 天冬酰胺AAC AAA 赖氨酸AAG |
AGU 丝氨酸AGC AGA 精氨酸AGG |
UC AG |
||
G |
GUU GUC 缬氨酸GUA GUG |
GCU GCC 丙氨酸GCA GCG |
GAU 天冬氨酸GAC GAA 谷氨酸GAG |
GGU GGC 甘氨酸 GGA GGG |
UC AG |
*起始密码子或终止密码子:AUG 为起始密码子,UAA,UAG 和 UGA 为终止密码子。上表的读法是从左到右,从 5′到 3′
密码子具有下列性质:
通用性 绝大多数生物使用相同的密码子,但线粒体中的某些密码子与上表不同。如下表:
密码子 |
普通密码 |
人类线粒体密码 |
---|---|---|
AUA AGA |
异亮氨酸精氨酸 |
甲硫氨酸终止 |
AGG |
精氨酸 |
终止 |
UGA |
终止 |
色氨酸 |
不同生物的线粒体,其密码子也有所不同。
无标点 所有三联体密码都被连续阅读,它们之间没有不属于密码的核苷酸。
不重叠 任何两个相邻的密码子没有共用的核苷酸。后来虽在某些噬菌体中发现核酸的同一碱基序列可以编码不同的蛋白质,但因其长碱基序列分割成三联体的方式,即可译框架(open reading frame,ORF)不同,就每种读码方式而言,密码子彼此仍没有共用的核苷酸。如 CATCATCATCAT 因可译框架不同可以读成 CAT CAT CAT CAT,C AT CATC ATC AT 或 CATCA TCA TCA T。
简并性 除色氨酸和甲硫氨酸外,其他氨基酸的密码子均多于 1 个(2~ 6 个)。简并性并不意味着密码不完善,每个密码子只对 1 种氨基酸专一。简并性可能使突变的有害影响减到最少。
遗传密码是 1961~1963 年间被破译的。对密码破译工作有突出贡献的美国科学家尼伦伯格(M.W.Nirenberg)和英国科学家克拉那(H.G.Khorana) 共获 1968 年度诺贝尔生理学或医学奖。